(57)【要約】  商用車用の、圧縮空気を発生させるコンプレッサであって、クランクケース内のピストン室と、少なくともシリンダヘッド内に形成されたデッドスペースとを備えたケーシングを有している。当該コンプレッサはさらに、弁部材を備える弁装置を有しており、前記弁部材は、操作部分と、前記ピストン室から前記デッドスペースを隔離する弁体とを有しており、該弁体は、前記弁装置を開放するために、弁座から前記ピストン室に向かって持ち上がることができるようになっている。前記弁部材は、前記操作部分と一体に形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用車用の、圧縮空気を発生させるコンプレッサ（１０）であって、該コンプレッサ（１０）は、
クランクケース（１５）内のピストン室（１６）と、少なくとも部分的に当該コンプレッサ（１０）のシリンダヘッド（１４）内に形成されたデッドスペース（１８）とを備えたケーシング（１１）および
弁部材（２１）を備える弁装置（２０）を有しており、前記弁部材（２１）は、操作部分（２３）と、前記ピストン室（１６）から前記デッドスペース（１８）を隔離する弁体（２２）とを有しており、該弁体（２２）は、前記弁装置（２０）を開放するために、弁板（１２）に形成された弁座（２４）から前記ピストン室（１６）に向かって持ち上がることができるようになっている、コンプレッサ（１０）において、
前記弁部材（２１）は、前記操作部分（２３）と一体に形成されており、前記弁板（１２）は、前記弁体（２２）が前記弁座（２４）に配置されかつ前記操作部分（２３）が前記シリンダヘッド（１４）内に配置されるまで、前記弁部材（２１）が前記操作部分（２３）でもって前記弁板（１２）を貫通して、前記シリンダヘッド（１４）に向かって案内され得るように、形成されていることを特徴とする、コンプレッサ。
【請求項２】
前記弁部材（２１）は、前記シリンダヘッド（１４）の弁室（１７）内で、前記弁部材（２１）の軸線（Ａ）に沿って可動に支持されており、前記弁室（１７）は、前記ピストン室（１６）とは反対の側において、前記シリンダヘッド（１４）により画定されている、請求項１記載のコンプレッサ。
【請求項３】
前記弁部材（２１）は、前記シリンダヘッド（１４）の弁室（１７）内で、前記弁部材（２１）の前記軸線（Ａ）に沿って可動に支持されており、前記弁室（１７）は、前記ピストン室（１６）とは反対の側において、中間板により画定されている、請求項１記載のコンプレッサ。
【請求項４】
前記弁板（１２）と前記シリンダヘッド（１４）との間の領域に、保持板（１３）が配置されており、該保持板（１３）は、少なくとも前記弁体（２２）と前記操作部分（２３）との間の領域における前記弁部材（２１）の横断面に相当する横断面を備えた保持板切欠き（１３ｂ）を有しており、該保持板切欠き（１３ｂ）は、側方に開いた状態で形成されており、これにより、前記弁部材（２１）を前記シリンダヘッド（１４）に向かって案内する際に、前記弁部材（２１）を側方から挿入することにより、前記保持板切欠き（１３ｂ）により受容することができるようになっており、その結果、前記弁部材は前記弁体（２２）と前記操作部分（２３）との間の領域において、前記保持板（１３）を貫通して延在している、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項５】
前記弁部材（２１）に、弁閉鎖装置（２７，２８）が配置されており、該弁閉鎖装置（２７，２８）により、前記弁体（２２）は前記弁装置（２０）を閉鎖するために、前記ピストン室（１６）に向かう方向とは逆方向で、前記弁座（２４）に向かって可動であり、前記弁閉鎖装置（２７，２８）は、前記保持板（１３）または前記弁板（１２）に支持されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項６】
前記弁閉鎖装置（２７，２８）は、前記保持板（１３）および／または前記弁板（１２）とは反対の側では前記弁部材（２１）に支持されている、請求項５記載のコンプレッサ。
【請求項７】
前記弁閉鎖装置（２７，２８）は、円錐形状のばね（２７）であり、該ばね（２７）の最小直径は、前記弁部材（２１）の、前記ばね（２７）を支持しかつ前記ばね（２７）を取付け時に通過案内可能な部分（２１ａ）の直径よりも小さくなっている、請求項５または６記載のコンプレッサ。
【請求項８】
前記弁体（２２）は、前記弁部材（２１）の前記操作部分（２３）に空圧エネルギ、電磁エネルギまたは機械エネルギが直接に加えられることにより、前記弁座（２４）から前記ピストン室（１６）の方向に持ち上がることができる、請求項１から７までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項９】
当該コンプレッサは、少なくとも１つの別の弁部材（２１）および／または少なくとも１つの別のピストン室（１６）を備えた、少なくとも１つの別の弁装置（２０）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項１０】
前記弁装置（２０）と、前記少なくとも１つの別の弁装置（２０）とが開放されている場合、前記ピストン室（１６）と、前記少なくとも１つの別のピストン室（１６）とは、好適には少なくとも１つのデッドスペース（１８）を介して互いに接続されている、請求項９記載のコンプレッサ。
【請求項１１】
商用車用の、圧縮空気を発生させるコンプレッサ（１０）の放圧方法であって、前記コンプレッサ（１０）は、
‐クランクケース（１５）内のピストン室（１６）と、少なくとも部分的にシリンダヘッド（１４）内に形成されたデッドスペース（１８）とを備えるケーシング（１１）および‐弁部材（２１）を備えた弁装置（２０）を有しており、前記弁部材（２１）は、保持板（１３）を貫通して延在しており、かつ操作部分（２３）及び前記ピストン室（１６）から前記デッドスペース（１８）を隔離するための弁体（２２）と一体的に形成されており、該弁体（２２）は、前記弁装置（２０）を開くために、弁座（２４）から前記ピストン室（１６）に向かって持ち上がることができるようになっている、方法において、
前記コンプレッサ（１０）を放圧するために、前記弁部材（２１）の前記操作部分（２３）に空圧エネルギ、電磁エネルギまたは機械エネルギを直接に加えることにより前記弁装置（２０）を開くステップを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用車用の、圧縮空気を発生させるコンプレッサおよびコンプレッサの放圧方法に関し、当該コンプレッサは、ピストン室を備えるケーシングと、デッドスペースと、ピストン室からデッドスペースを隔離するための弁装置とを有している。
【０００２】
鉄道車両、トラックまたはバス等の商用車の補助ユニットは、圧縮空気により作動させられることが多く、圧縮空気は通常、車両内で作動させられる圧縮空気装置から供給される。このような圧縮空気装置はコンプレッサと共に働き、コンプレッサは大抵、内燃機関等の車両の駆動ユニットにより直接に駆動される。この場合、コンプレッサは、商用車の駆動ユニットが作動している限りは駆動されることが多い。空気が必要ない時、または商用車の圧縮空気蓄え器が完全に満たされている時に、コンプレッサは通常、省エネ装置により放圧されてよく、これにより圧縮空気装置のエネルギ消費量を減少させることができる。
【０００３】
種々様々な省エネ装置が知られている。このような装置は、下流側に配置された空気処理ユニットの空圧式の圧力信号により作動させられることが多い。このような装置は共通して、作動状態においてコンプレッサの圧縮室を常時、シリンダヘッド内の、特にこの目的のために形成されたデッドスペースに対して、かつ／または空気入口に対して開き、これにより、クランク回転中に行われる熱力学的な仕事量を減らすことができるようになっている。
【０００４】
独国特許出願公開第２００８００５４３５号明細書（DE 2008 005 435 A1）から公知の省エネ装置は、コンプレッサを放圧するためにコンプレッサの圧縮室に向かって動く弁部材を有している。提案された構成は、弁部材に配置された、戻しばねの反力を吸収するための支持板を有している。ただしこの支持板の取付けを可能にするためには、２部分から成る弁部材が必要とされている。さらに、省エネ装置が作動した場合、支持板は、ピストン室とデッドスペースとの間の空気流を妨げ、ひいてはエネルギ損失を生ぜしめる。さらにこの公知の省エネ装置の欠点は、２部分から成る弁部材の取付けに、コンプレッサのシリンダヘッドに設けられた開口が必要とされている、という点にある。この開口は、弁装置の取付け後に例えば閉鎖板により閉じられて、適宜にシールされねばならない。このことは手間がかかり高価であると共に、漏れの危険に基づきさらに、品質リスクにもなっている。
【０００５】
したがって本発明の根底を成す課題は、商用車用の改良されたコンプレッサ、および圧縮空気を発生させるコンプレッサの改良された放圧方法を提供することにある。
【０００６】
このことは本発明に基づき、各独立請求項記載の教示により達成される。本発明の有利な構成および改良は、各従属請求項に記載されている。
【０００７】
前記課題を解決するためには、クランクケース内のピストン室と、少なくとも部分的にコンプレッサのシリンダヘッド内に形成されたデッドスペースとを備えたケーシングを有する、商用車用の、圧縮空気を発生させるコンプレッサを提案する。このコンプレッサはさらに、弁部材を備える弁装置を有しており、弁部材は、操作部分と、ピストン室からデッドスペースを隔離する弁体とを有しており、弁体は、弁装置を開放するために、弁板に形成された弁座からピストン室に向かって持ち上がることができる。弁部材は、操作部分と一体に形成されており、弁板は、弁体が弁座に配置されかつ操作部分がシリンダヘッド内に配置されるまで、弁部材が操作部分でもって弁板を貫通して、シリンダヘッドに向かって案内され得るように、形成されている。
【０００８】
コンプレッサのケーシングは、内部に少なくとも１つのピストン室が、ピストン室内で可動のピストンを備えて延在するクランクケースと、少なくとも１つのピストン室に対して閉じるようにクランクケースに配置された弁板と、内部に少なくとも１つの弁装置の少なくとも１つの弁部材が支持されたシリンダヘッドと、いくつかの実施形態において弁板とシリンダヘッドとの間の領域に配置され、少なくとも１つの弁部材が貫通して延在する保持板とを有している。デッドスペースは少なくとも部分的に、シリンダヘッドの領域内に延在している。
【０００９】
少なくとも１つの弁部材は、シリンダヘッド内に配置された操作部分を有しており、かつ弁板内に配置された、ピストン室からデッドスペースを隔離する弁体を有している。弁体は、弁装置の閉鎖状態では‐特に圧縮空気発生中は‐弁板内に配置された弁座に着座しており、ピストン室の方向での弁部材の軸方向運動により、弁体は弁座から持ち上がることができ、これによりデッドスペース内への空気の流入が可能になる。このようにして拡大されたピストン室の容積に基づき、空気の圧縮が十分に回避され、これにより、コンプレッサの熱力学的な仕事量が大幅に減らされることになる。これによりコンプレッサは放圧され、出力供給量が低下することになる。
【００１０】
本発明による弁部材は、この弁部材と一体に形成された操作部分を有しており、操作部分は、弁部材の長手方向軸線に沿った弁部材の運動を生ぜしめるためにエネルギを供給可能な作用装置を有している。つまり弁部材は、操作部分の作用装置を介して、軸方向でピストン室に向かって可動である。これにより、従来技術から周知の、特にシリンダヘッドの開口を貫通し、シリンダヘッド内で特に弁部材に不動に取り付けられる追加的な操作部材は省かれてよい。本発明の枠内では、弁部材は一体であると見なされ、弁部材は既にコンプレッサへの取付け前に１つの固体単位を形成しており、弁部材を取り付けるために分離はされない。このような弁部材は、弁部材と一体に形成されていて、弁装置の操作に用いられる作用装置を有している。したがって例えば製造技術上の理由から、または異なる複数の材料を使用した場合には、弁部材を、特に材料結合式または摩擦結合式に互いに固く結合された２つ以上の構成部材から形成することが必要とされていてもよく、これらの構成部材は、コンプレッサに弁部材を取り付ける前に既に存在する１つのユニットを形成しているので、弁部材は「１つの部品」としてコンプレッサに取り付けられる。この場合、弁部材は、例えば互いに溶接、ろう接、加圧、ねじ締結された、または別の形式で互いに固く結合された複数のコンポーネントから成る１つのユニットを形成していてよく、ここで説明する本発明の意味では一体の弁部材と見なされる。
【００１１】
コンプレッサの弁板と、いくつかの実施形態において設けられる保持板とは、弁部材を、その取付け時にシリンダヘッドに向かって、特にそれぞれ弁板内および／または場合により保持板内に配置された開口もしくは凹部を通してまたは前記開口もしくは凹部内で案内することができるように形成されており、これにより弁部材をその機能位置に、すなわち、弁部材の弁体が弁座に配置されかつ操作部分がシリンダヘッド内に配置されるまで、もたらすことができるようになっている。この機能位置において、弁部材は弁板を貫通しており、かつ保持板が設けられている場合には、特に弁板もしくは保持板の最大延在長さの方向に対して垂直に、保持板を貫通して延在している。
【００１２】
保持板を使用する場合、保持板は、弁板とシリンダヘッドとの間に配置されておりかつこの領域のコンプレッサの横断面の一部または全体にわたり延在する、いわゆる中間板として形成されていてよい。この場合、保持板は、コンプレッサの漏れをシールするように適宜に形成されている。別の実施形態では、保持板は、例えば特にコンプレッサの弁板とシリンダヘッドとの間の適当な凹所に配置されていてよい、または別の形式では弁板とシリンダヘッドとの間の領域に配置されていてよく、これにより、特に弁部材を取り付けることができ、場合によっては弁装置が機能するための、別の適当な装置を提供することができる。
【００１３】
コンプレッサの、特に弁部材、弁板および場合により保持板の前記構成は、複数部分から成る弁部材の各コンポーネントを特にシリンダヘッドの被せ嵌め後に取り付けるためにシリンダヘッドに設けられる取付け開口を必要とすることなく、弁部材の一体的な構成を可能にし、これにより、弁部材の取付け後の、前記のような取付け開口の閉鎖およびシールが省かれている。つまり提案する構成では、シールの漏れの危険も同様に無くなっている。
【００１４】
コンプレッサの１つの実施形態では、弁部材は、シリンダヘッドにおける弁室内で、弁部材の軸線に沿って可動に支持されており、この場合、弁室は、ピストン室とは反対の側において、シリンダヘッドにより画定されている。弁部材は、シリンダヘッドの取付け時にピストン室に面した側から弁室内に達するため、コンプレッサのシリンダヘッド内の特にピストン室とは反対の側に設けられる取付け開口は、省かれてよい。よって取付け開口の手間のかかる閉鎖は、これに結び付いた漏れの危険と同様に、懸念する必要がなくなっている。
【００１５】
１つの択一的な構成では、コンプレッサは、弁室が、ピストン室とは反対の側において、シリンダヘッド内に配置された中間板により画定されているように、形成されている。このような構成でも、シリンダヘッド内でピストン室とは反対の側に設けられる、特に手間をかけてシールされねばならない取付け開口を省くことができ、これにより、取付け開口の手間のかかる閉鎖も、これに結び付いた漏れの危険と同様に、懸念する必要がなくなっている。
【００１６】
コンプレッサの１つの構成では、弁板とシリンダヘッドとの間の領域に保持板が配置されており、弁部材はその取付け後に、保持板を貫通して延在している。このことを可能にするために、保持板は保持板切欠きを有しており、保持板切欠きの横断面は少なくとも、弁体と操作部分との間の領域における弁部材の横断面を有している。この場合、保持板切欠きは側方に開いた状態で形成されており、弁部材は側方から挿入されることにより、保持板切欠き内に取り付けることができる。保持板切欠きの横断面が、保持板切欠きに取り付けられる領域の弁部材の横断面よりも、特に極僅かにしか大きくなっていないことに基づき、保持板は、弁部材の領域、特に弁部材を取り囲む領域内に配置された、もしくは弁部材の前記横断面の領域において保持板に配置された弁閉鎖装置のための支持部材として働くことができる。
【００１７】
弁部材を操作部分と共に弁板を貫通させ、保持板が設けられている場合には、保持板をも貫通させて、または保持板に向かって挿入しかつ案内することを可能にするためには、保持板内または保持板に隣接して、開口もしくは自由空間が設けられており、この開口もしくは自由空間の横断面は少なくとも、操作部材の最大延在長さの領域における操作部材の、場合により傾けられた横断面と同じ大きさであり、これにより操作部材はその取付けのために、シリンダヘッド内で適宜に可動になっていると、適切である。弁部材を取り付ける１つの可能性は、弁部材を後の機能位置に比べて傾けて、操作部分でもって先行させ、保持板切欠きからずらして弁板を貫通させ、シリンダヘッド内へ案内し、弁体が弁座に到達したら即座に弁部材を機能位置へ旋回させることにある。弁部材を旋回させると、弁部材は保持板切欠き内に達する。この実施形態の場合、弁部材を操作部分と共に、１回の取付け過程でシリンダヘッド内へ案内することができる、という点が有利である。シリンダヘッドを被せ嵌めた後、弁部材は操作部分と共に長手方向に、ひいては既に機能方向に可動に、シリンダヘッド内で支持されている。
【００１８】
コンプレッサの１つの実施形態では、弁部材に弁閉鎖装置が配置されており、弁閉鎖装置により、弁体は弁装置を閉鎖するために、ピストン室に向かう方向とは逆方向で、弁座に向かって可動である。この場合、弁閉鎖装置は、弁板または弁閉鎖装置のために設けられた保持板に支持されていてよい。例えばこのような弁閉鎖装置は、例えば特に圧縮ばねとして形成された１つまたは複数のコイルばね、皿ばね等の、少なくとも１つの適当なばね、またはその他の適当な装置である。
【００１９】
弁部材において弁閉鎖装置は、例えば弁部材に形成された少なくとも１つの突出部に直接に支持されており、弁閉鎖装置は、弁部材に取り付けられる際に適当な装置により、前記突出部に配置可能もしくは取付け可能である。同様に、例えば少なくとも１つの付加的な保持部材、例えば弁閉鎖装置を配置した後で弁部材と結合される位置固定ディスク、または別の、特に後から例えば弁部材の突出部、溝、穴等に特に形状結合的に配置可能な適当な位置固定部材等における弁閉鎖装置の支持も可能である。
【００２０】
弁部材をその操作部分でもって保持板開口を貫通させて、または保持板切欠きの隣で案内することができる保持板の構成では、保持板切欠きは保持板に、弁閉鎖装置が弁部材への取付け後に保持板の十分に大きな領域に支持され得るように、形成されている。特にこの場合に考えられる構成では、弁部材は、通常は取付け状態でコンプレッサの作動時に保持板の領域において動かされる弁部材の領域よりも大きな直径を有する操作部材と共に、弁板を貫通して、弁部材の後の作動箇所からややずらされて配置された領域において案内される。この場合、弁部材は、特に操作部分等の、より大きな直径を有する部分が保持板を既に通過した後に初めて、作動位置へ動かされる。このようにして、弁部材が弁板および保持板を貫通して案内されてから弁部材に取り付けられる弁閉鎖装置の十分な支持が、保持板において達成され得る。従来技術から周知の、弁板に直接に配置され、弁閉鎖装置をピストン室に対する方向で支持する追加的な支持板は、提案する構成では不要である。
【００２１】
１つの改良において、弁閉鎖装置は、ばね、特に例えば円錐形状を有するコイルばねである。この構成では、ばねは弁板または保持板に接する支持領域に、弁部材に接する支持部よりも大きな直径を有しており、これにより、弁板または保持板に接する、より大きな支持面が可能である。他方においてこのばねは、ばねが弁部材を、弁部材に一体成形されたまたは後から取り付けられた突出部に隣接して十分に密に取り囲むように形成されていてよい。
【００２２】
１つの実施形態では、円錐形に形成されたばねの最小直径は、ばねが支持されかつばねを取付け時に案内する弁部材の部分の直径よりも小さくなっている。ばねおよび弁部材のこのような構成では、取付け時に適当な取付け装置を使用することができ、これらの取付け装置により、取付け後にばねが支持される弁部材の部分の直径よりも小さな直径を有するばねの巻線が拡径され、前記部分を覆うように案内される。ばねおよび弁部材のこのような構成は、ばねの形態で形成された弁閉鎖装置を、一体に形成されたばね部材に取り付けることを可能にする。
【００２３】
１つの改良では、弁部材の弁体は、弁部材の操作部分の作動装置に空圧エネルギ、電磁エネルギまたは機械エネルギが直接に加えられることにより、弁座からピストン室の方向に持ち上がることができる。この場合、操作部分‐ならびにシリンダヘッド内の対応する弁室および場合により追加的に必要とされる別の装置‐は、操作装置に適当なエネルギが加えられることにより、弁部材がピストン室の方向に操作され、これにより弁装置を開くことができるように、形成されている。したがって例えば空圧エネルギを使用した場合、弁室は、弁部材を作動させる圧縮空気が流入可能なピストン室として形成されている。この場合、弁部材の操作部分は、特に弁室に対してピストンヘッド内でシールするように形成された空圧ピストンの形態を有しており、弁室に圧縮空気が供給されると、空圧エネルギに基づき相応して軸方向でピストン室に向かって動く。このとき、ピストン室とデッドスペースとの間に接続が生ぜしめられ、その結果、コンプレッサが放圧される。
【００２４】
電磁エネルギを使用した場合、弁室には例えば適当な電磁石が配置されており、この電磁石により、弁室内に配置された導体に軸方向力をもたらす磁界が弁室内に誘起されるようになっている。この場合、弁部材の操作部分は弁室内で支持されており、作用装置としての導体を有している。操作部分の作用装置に電磁界が加えられることにより、操作部分ひいては弁部材が軸方向に動かされ、これにより弁装置を開くことができ、ひいてはピストン室とデッドスペースとの間に接続を生ぜしめることができるようになっている。操作部分要素としての作用装置は、この実施形態では弁装置の別の部分と異なる材料から製造されていてよい。ただしこの場合も、弁部材はコンプレッサへの取付け前に既に存在する１つのユニットを形成しているため、既に上述したように、このような弁部材も、ここで説明する本発明の枠内では一体であると見なされる。
【００２５】
１つの別の実施形態では、操作部分は作用装置として、形状結合することにより機械エネルギを作動軸線の方向で操作部分に伝達可能な形状を有している。この場合、操作部分はシリンダヘッド内で、機械エネルギを操作部分の作用装置に伝達する装置と接触していてよく、これにより弁部材の弁体を、弁座からピストン室の方向に動かすことができるようになっている。１つの別の実施形態では、操作部分は作用装置として、段部の形態の突出部を有しており、突出部を介して形状結合することにより、機械エネルギを操作部分に伝達することができるようになっている。１つの別の実施形態では、操作部分は作用装置として、スピンドル溝を有している。この実施形態では、スピンドル駆動装置と結合された駆動部材を介して、機械エネルギが弁部材に対して、作動軸線の方向に伝達され得るようになっている。弁部材はこの構成形式でも操作部材と一体的に形成されているため、このような弁部材も、ここで説明する発明の枠内では一体であると見なされる。
【００２６】
１つの改良では、弁体は、弁部材の開放状態において、弁板を越えてピストン室内へは延びていない。つまり、ピストンの上部リターンポイントは、ピストン室内で弁板の直ぐ近くに設けられていてよい。これにより、コンプレッサの放圧時に弁体が侵入するための凹部が必要になる、ピストンと弁体との衝突の危険が生じることなく、高性能の圧縮が可能である。
【００２７】
１つの別の改良では、コンプレッサは、少なくとも１つの別の弁部材と少なくとも１つの別のピストン室とを備えた、少なくとも１つの別の弁装置を有している。この場合は所要出力および実施形態に応じて、単筒型コンプレッサの他に、２つ以上のシリンダを備えたコンプレッサが使用されてもよく、この場合、別の弁装置はそれぞれ、コンプレッサ放圧用の少なくとも１つの別の弁部材と、少なくとも１つの別のデッドスペースとを備えて設けられていてよい。
【００２８】
１つの別の実施形態では、弁装置と、少なくとも１つの別の弁装置とが開放されている場合、ピストン室と、少なくとも１つの別のピストン室とは、少なくとも１つのデッドスペースを介して互いに接続されている。ピストン室と別のピストン室とがデッドスペースを介して接続されることにより、コンプレッサの放圧段階中の増圧が十分に防がれる。それというのも、空気がピストン室と別のピストン室との間で往復圧送され得るからである。択一的に、別の弁装置を介して別のピストン室に接続可能な、別のデッドスペースが設けられていてもよい。別のデッドスペースは、各ピストン室の相互に独立した放圧を可能にする。特に、コンプレッサの吸込み導管を介して大気に接続された、１つまたは複数のデッドスペースが設けられていてよい。大気に接続することで、放圧運転中に生じるピーク圧力をさらに低下させることができ、これにより、コンプレッサのエネルギ消費量をさらに減少させることができる。
【００２９】
本発明はさらに、本発明によるコンプレッサを備えた商用車に関する。
【００３０】
本発明はさらに、クランクケース内のピストン室と、少なくとも部分的にシリンダヘッド内に形成されたデッドスペースとを備えるケーシングを有するコンプレッサを備えた商用車用の、圧縮空気を発生させるコンプレッサの放圧方法に関する。コンプレッサはさらに、弁部材を備えた弁装置を有しており、弁部材は、操作部分と、ピストン室からデッドスペースを隔離する弁体と一体的に形成されており、弁体は、弁装置を開くために、特に弁板に形成された弁座からピストン室に向かって持ち上がることができるようになっている。当該方法は、コンプレッサを放圧するために、コンプレッサ運転時に、弁部材の操作部分に空圧エネルギ、電磁エネルギまたは機械エネルギを直接に加えることにより弁装置を開く方法ステップを有している。
【００３１】
当該方法に記載されたコンプレッサの各部材は、上記説明の意味で理解される。当該方法は、上述した形式の装置および上述した改良を用いて実施可能である。
【００３２】
説明した方法において有利なのは、弁装置の開放によりピストン室内に流入する空気が、ピストンの圧縮段階中に少なくとも部分的に、少なくとも１つのデッドスペース内へ流出することができる、という点であり、これにより、ピストン室内での空気の圧縮が低減され、空気はピストンの吸込み段階中に再び圧縮室内へ流れ戻ることができるので、熱力学的な仕事量が回復され得るようになっている。これにより、コンプレッサは放圧され、そのエネルギ消費量が低下させられる。弁部材が、操作部材と一体的に形成されていることにより、特に追加的な操作部材を、シリンダヘッドの開口を貫通させて弁部材に取り付けることは一切不要である。
【００３３】
本発明の別の利点、特徴および用途は、添付図面に関する以下の説明に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるコンプレッサの一例を示す断面図である。
【図２】図２ａおよび図２ｂは、それぞれ本発明による保持板の２つの例を示す立体図である。
【図３】図３ａ〜図３ｄは、弁板および保持板における弁部材の、本発明による取付け例の順序を示す図である。
【図４】図４ａ〜図４ｃは、弁部材におけるばねの、本発明による取付け例の順序を示す図である。図４ｄは、図４ａ〜図４ｃに例示した、本発明によるばねを示す図である。
【図５】弁部材に異なるばねと位置固定装置とが設けられた、本発明による別の弁装置の一例を示す図である。
【図６】電磁エネルギにより操作される、本発明による弁装置の別の例を示す図である。
【図７】本発明によるコンプレッサの別の例を示す断面図である。
【図８】本発明によるコンプレッサのさらに別の例の一部を示す断面図である。
【図９】本発明によるコンプレッサのさらに別の例の一部を示す断面図である。
【００３５】
図１には、本発明によるコンプレッサ１０の一例の断面図が示されている。このコンプレッサ１０は、クランクケース１５内にピストン室１６を備えるケーシング１１を有しており、クランクケース１５内には、ピストン室１６内で可動のピストン３０が配置されており、ピストン３０はコネクティングロッド３４を介して、クランクシャフト（図示せず）により駆動される。ケーシング１１はさらに、弁板１２と、中間板として形成された保持板１３と、シリンダヘッド１４とを有している。保持板１３、弁板１２およびシリンダヘッド１４内にはデッドスペース１８が延在している。
【００３６】
コンプレッサ１０はさらに、弁部材２１を備えた弁装置２０を有しており、弁部材２１は、保持板１３を貫通して延在しており、かつ遮蔽体としての弁体２２および操作部分２３と一体に形成されている。この場合、操作部分２３は、操作部分２３が弁部材２１をシリンダヘッド内で軸方向に可動に支持するように形成されている。弁装置はさらに、弁座２４を有しており、弁座２４は、ピストン室１６と接続された、弁板１２の凹部２６内に形成されている。コンプレッサ１０のピストン３０は、図示ではちょうど、ピストン室１６内の上部リターンポイントに位置しており、上部リターンポイントにおいてピストン３０はほぼ、弁板１２に当接している。
【００３７】
弁部材２１は、シリンダヘッド１４内に形成された弁室１７内で、弁部材２１の軸線Ａに沿って可動に支持されている。この場合、弁室１７は、取付け開口等を有することなく、ピストン室１６とは反対の側においてシリンダヘッド１４により画定されている。ピストン室１６とは反対の側において、この実施形態の弁室１７は、圧縮空気用の供給開口１９を有している。図１に示した実施形態の操作部分２３は、空圧ピストンの形態を有しており、弁室１７の壁に対してシールするように形成されている。弁装置２０を作動させるためには、供給開口１９を介して弁室１７に圧縮空気が供給される。空圧エネルギにより、弁部材２１は直接に操作され、弁部材２１の軸線Ａに沿って、保持板１３に支持されたばね２７の戻し力に抗してピストン室１６に向かって動かされ、これにより弁体２２は弁座２４から持ち上がる。このようにして、コンプレッサを放圧するためには、デッドスペース１８とピストン室１６との間の接続部を開放することができるようになっており、この接続部を介して空気がピストン室１６からデッドスペース１８内へ流入することができるようになっている。
【００３８】
図２ａには、本発明による保持板１３の一例の立体図が示されている。この保持板は、保持板開口１３ａを有しており、取付け状態において、図１に示した実施形態のコンプレッサ１０内では、保持板開口１３ａを貫通してデッドスペース１８が延在している。さらに保持板開口１３ａは、弁部材２１が操作部分２３と共に、取付け時に保持板１３を貫通して案内され得るように、形成されている。さらに保持板開口１３ａは、取付け時に作動位置にある弁部材２１（ここでは軸線Ａにより示唆）の周りの領域に、ばね２７用の支持面が十分に存在しているように、形成されている。このことはこの実施例では、弁部材２１が取付け時に操作部分２３でもって傾けられて、大きな開口横断面を有する保持板開口１３ａの領域を貫通して案内されることにより、解決されている。図１では弁部材２１の鉛直方向の後の作動位置において、弁部材２１は、弁部材２１が小さな直径を有する部分において、保持板１３を貫通して延在している。この小さな直径を有する部分は、作動位置において保持板開口１３ａの縁部に形成された切欠き１３ｂ内に位置しており、これによりばね２７は、弁部材２１を取り囲む大きな領域において、保持板１３に当接することになる。
【００３９】
図２ｂには、本発明による保持板１３の別の一例の立体図が示されている。この保持板１３は、図２ａに示した保持板１３に比べて小さな延在長さを有しているに過ぎず、弁板１２とシリンダヘッド１４との間の凹部に配置される。この保持板１３は、取付け時に弁部材２１を通して案内することのできる保持板開口１３ａを保持板１３が一切有していないように形成されている。保持板１３は、保持板切欠き１３ｂを有しており、保持板切欠き１３ｂは、取付け後に作動位置にある弁部材２１（ここでもやはり軸線Ａにより示唆）の周りの領域に、ばね２７用の支持面が十分に存在しているように、形成されている。このことはこの実施例では、弁部材２１が取付け時に操作部分２３でもって傾けられて、保持板１３の傍らを通過案内されることにより、解決されている。後の作動位置において、弁部材２１は保持板切欠き１３ｂを貫通して延在している。よって、例えば弁部材２１を包囲するように配置されたばね２７は、弁部材２１の周りの大きな領域内で、保持板１３に支持されている。
【００４０】
図３ａ〜図３ｄには、弁板１２および中間板の形態で形成された保持板１３における、本発明による弁部材２１の取付け例の順序が示されている。弁部材２１の操作部分２３は、この取付け中は取付けキャップ２５により保護されている。取付け時に弁部材２１は、操作部分２３でもって先行して、後の作動位置に比べて傾けられて、弁板１２における凹部２６を貫通して保持板開口１３ａに向かって案内される（図３ａ）。次いで、操作部分２３もしくは作動位置において保持板１３を貫通して延在する弁部材２１の領域よりも大きな直径を有する弁部材２１の部分が保持板開口１３ａを横断し、弁体２２が弁板１２の凹部２６内に位置するまで、弁部材の上部領域が、弁板１２と保持板開口１３ａとを貫通して案内される（図３ｂ）。本来の操作領域２３の他に、弁部材２１は、弁部材２１の操作形式および支持形式に応じて、拡大された直径を有する別の領域を有していてもよい。次いで、弁部材２１はその作動位置にもたらされ、作動位置では弁体２２が弁座２４に当接している。
【００４１】
図３ｃでは、弁部材２１は作動位置にあり、作動位置において弁部材２１は弁板１２内および保持板１３内に延在しており、弁体２２は弁座２４に当接している。図３ｄでは、弁部材は図３ｃの場合と同じ位置にあるが、ここでは既にばね２７が、弁部材２１に設けられた段部２１ａと保持板１３との間に取り付けられている。良好に認められるように、弁部材２１において、取付け中に操作部分２３を保護する取付けキャップ２５は、操作部分２３から取り外されている。
【００４２】
図４ａ〜図４ｃには、作動位置にある弁部材２１における、ばね２７の取付け例の順序が示されている。図３ａ〜図３ｃに示した、弁板１２と保持板１３とを通した弁部材２１の貫通案内の最中に既に操作部分２３に配置された取付けキャップ２５は、その下端部において弁部材２１の段部２１ａに当接しており、この領域では段部２１ａと少なくとも同じ外径を有している。取付けキャップ２５は上部領域に円錐部分を有しており、円錐部分には、図４ａではやはり円錐形に形成されたばね２７が被せ嵌められている。
【００４３】
図４ａに示すように、取付けキャップ２５には取付け工具４０を被せ嵌めることができ、取付け工具４０を介して軸方向圧力により、ばねが取付けキャップ２５に被せ嵌められる。特に、最初は段部２１ａの外径よりも小さなばね２７の巻線の直径は、ばねを取付けキャップ２５に被せ嵌めると拡径される。
【００４４】
図４ｂには取付け状態の終了が示されており、この状態では、ばね２７は既に取付け工具４０により、取付けキャップ２５と弁部材２１の段部２１ａとを越えて押しずらされている。図４ｃにも示すように、ばね２７の上部巻線は、取付けキャップ２５を通過した後は再びその最初のより小さな直径になり、これにより弁部材２１の段部２１ａに支持され得るようになっている。ばね２７の下部巻線は保持板１３に支持されており、段部２１ａと保持板１３との間でのばねの長手方向圧縮に基づき、軸方向の力Ｆが弁部材２１に作用することになる。このようにして、段部２１ａが保持板１３から離反する方向に押圧されると共に、弁体２２が弁座２４に保持される。
【００４５】
図４ｄには、図４ａ〜図４ｃに示した本発明によるばね２７の例が示されている。ばねは円錐形に形成されていることが、良好に認められる。したがって、取付け後に段部２１ａに支持される上部巻線は、取付け後に保持板１３に支持される下部巻線よりも小さな直径を有している。保持板開口１３ａの縁部に形成された切欠き１３ｂは、弁部材２１を側方から挿入するために必要とされる範囲においてのみ開いている（図２ａ、図２ｂ）ため、ばね２７は、この実施例では保持板１３の十分に大きな面に支持され得るようになっている。
【００４６】
図５には、円筒形に形成されたばね２８と、弁部材２１に取り付けられた位置固定ディスク２９とを備える、本発明による弁装置２０の別の一例が示されている。図５に示す弁装置２０は、先行の各図に示した弁装置２０に比べて主に、弁部材２１に、段部２１ａの代わりに位置固定ディスクの取付け用の溝２９ａが形成されている、という点において相違している。この実施形態では、保持板開口１３ａを通してもしくは保持板切欠き１３ｂ内へ弁部材２１を貫通案内した後で、弁部材２１の操作部分２３の外径よりも内径が大きな円筒形のばね２８が、弁部材２１を覆って案内され、かつ溝２９ａ内に挿入された位置固定ディスク２９を介して弁部材２１に支持される。
【００４７】
図６には、本発明による弁装置２０の別の一例が示されており、この弁装置２０は、電磁エネルギにより作動可能である。この場合、弁部材２１は、導磁性の作用装置を備えた操作部分２３を有しており、操作部分２３は、シリンダヘッド１４に配置された電磁石３５の領域内で支持されており、弁部材２１の軸線Ａの方向に電磁エネルギを加えることにより、可動である。図示の実施形態では、弁装置２０は、弁部材２１の操作部分２３が押圧されることにより開放され、電磁エネルギが無くなると、ばね２７の戻し力によって閉じられる。図６に示す弁部材２１は、操作部分２３の他に支持部分２１ｂを有しており、支持部分２１ｂを介して、弁部材２１はシリンダヘッド１４内に設けられた弁室１７内で支持されている。
【００４８】
図７には、本発明によるコンプレッサ１０の別の一例の断面図が示されている。図７に示すコンプレッサ１０は、図１に示したコンプレッサ１０と、弁板１２が薄く平らに形成されていて、デッドスペース１８が弁板１２内には延在していない、という点において相違している。コンプレッサ１０のこの実施形態は、いわゆる過冷却板を中間板として有しており、中間板は保持板１３としても用いられる。この実施形態では、デッドスペース１８は保持板１３内とシリンダヘッド１４内とに形成されている。保持板切欠き１３ｂを備える保持板開口１３ａの形態は、図７に示す実施例では実質的に、図２ａに示した保持板切欠き１３ｂを備える保持板開口１３ａの形態に相当する。
【００４９】
図８には、本発明によるコンプレッサ１０の別の一例の部分断面図が示されている。このコンプレッサ１０の保持板１３はＵ字形を有しており、かつ平らな弁板１２の凹部内に配置されている。図１〜図７に示した各実施形態と同様、弁部材２１は、（図８に示す）後の機能位置に比べて傾けられて、弁板１２と保持板１３の保持板開口１３ａとを貫通して案内されてから、図示の機能位置に旋回され、このとき弁部材２１は保持板切欠き１３ｂ内に突入する。弁部材２１を弁板１２に挿入した後で、図４ａ〜図４ｃに示したように、ばね２７が弁部材２１に取り付けられる。次いで、シリンダヘッド１４がコンプレッサに取り付けられ、このとき弁部材２１の操作部分２３は、操作部材３２内へ案内される。操作部材３２は、シリンダヘッド１４の弁室１７内で支持されており、弁部材の操作部分２３が弁室１７内でセンタリングされて収容かつ支持され得るように、形成されている。この場合、操作部材３２は（図８に示すように）操作部分２３に固定されずに支持されていてよく、弁端部または弁部材２１の段部２１ａと形状接続することにより、作用装置として、機械的なエネルギを弁部材２１に伝達することができる。同様に、弁部材が、操作部材３２内に形成されたねじ山内に螺入して挿入されることも可能であり、この場合は弁部材２１の操作部分２３に、相応する雄ねじ山が作用装置として設けられている。弁室１７に圧縮空気が供給されることにより、操作部材３２はピストン室１６に向かって加速され、これにより、弁部材２１の操作部分２３に機械的なエネルギが加えられる。このようにして弁部材２１が作動させられた結果、弁体２２が弁座２４から持ち上げられる。図示の実施形態では、操作部材３２の拡大された表面積に基づき、操作力の増大が可能である。
【００５０】
図９には、本発明によるコンプレッサ１０の別の一例の部分断面図が示されている。図９に示すコンプレッサ１０は、図８に示したコンプレッサ１０とは単に、保持板１３が設けられていない、という点においてのみ相違しているに過ぎない。この実施形態例では、ばね２７は、弁板１２に直接に支持されている。
【００５１】
図示の全ての実施形態に共通して、シリンダヘッド１４は、ばね２７，２８の取付け後に弁部材もしくは保持板１３または弁板１２に取り付けられる。この場合、弁部材２１はその軸線Ａに沿って、操作部分２３および場合により支持部分２１ｂでもって、シリンダヘッド１４内に形成された弁室１７内へ案内される。弁装置２０は、シリンダヘッド１４の被せ嵌め前に既に取り付けられているので、弁装置２０に外部からアプローチ可能な、シリンダヘッド１４における取付け開口は不要である。よって弁室１７は、ピストン室１６とは反対の側では、つまりシリンダヘッド１４の外側に対しては、シリンダヘッドにより画定されて形成されている。
【００５２】
前記説明、各図面ならびに各請求項において開示した本発明の特徴は、本発明を実現するために単独でも、任意の組み合わせにおいても重要であり得る。
【符号の説明】
【００５３】
１０  コンプレッサ
１１  ケーシング
１２  弁板
１３  保持板
１３ａ  保持板開口
１３ｂ  保持板開口の縁部に形成された切欠き
１４  シリンダヘッド
１５  クランクケース
１６  ピストン室
１７  弁室
１８  デッドスペース
１９  供給開口
２０  弁装置
２１  弁部材
２１ａ  弁部材に設けられた段部
２１ｂ  支持部分
２２  弁体
２３  操作部分
２４  弁座
２５  取付けキャップ
２６  弁板に設けられた凹部
２７  ばね
２８  ばね
２９  位置固定ディスク
２９ａ  弁部材に設けられた溝
３０  ピストン
３２  操作部材
３４  コネクティングロッド
３５  電磁石
４０  取付け工具
【図１】
2019510925.tif 000003
【図２ａ】
2019510925.tif 000004
【図２ｂ】
2019510925.tif 000005
【図３ａ】
2019510925.tif 000006
【図３ｂ】
2019510925.tif 000007
【図３ｃ】
2019510925.tif 000008
【図３ｄ】
2019510925.tif 000009
【図４ａ】
2019510925.tif 000010
【図４ｂ】
2019510925.tif 000011
【図４ｃ】
2019510925.tif 000012
【図４ｄ】
2019510925.tif 000013
【図５】
2019510925.tif 000014
【図６】
2019510925.tif 000015
【図７】
2019510925.tif 000016
【図８】
2019510925.tif 000017
【図９】
2019510925.tif 000018
【国際調査報告】
2019510925.tif 000019
2019510925.tif 000020
2019510925.tif 000021
2019510925.tif 000022
2019510925.tif 000023
2019510925.tif 000024